Panele fotowoltaiczne w teorii oraz praktyce

Fotowoltaika to termin, który obejmuje przekształcanie światła w energię elektryczną za pomocą materiałów półprzewodnikowych wykazujących efekt fotowoltaiczny. Typowy system fotowoltaiczny wykorzystuje panele słoneczne, z których każdy składa się z kilku ogniw słonecznych wytwarzających energię elektryczną. Instalacje fotowoltaiczne mogą być montowane na ziemi, na dachu lub na ścianie. Panele mogą być zamocowane na stałe lub wykorzystywać sondę słoneczną, aby podążać za słońcem po niebie.

Fotowoltaiczne źródło energii

fotowolt.jpgPanele fotowoltaiczne wykorzystywane są jako praktyczne źródło energii. Ich działanie nie generuje zanieczyszczeń i nie przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych. Dzięki temu coraz powszechniej fotowoltaika wykorzystywana jest jako energia elektryczna dla firm (sprawdź tutaj: https://goo.gl/NBbHAX). Moc wyjściowa paneli fotowoltaicznych zależy od bezpośredniego światła słonecznego. Jeżeli więc system śledzenia nie jest używany, około 10-25% energii zostaje utraconej, ponieważ komórka nie będzie skierowana bezpośrednio do słońca przez cały czas. Pył, chmury i inne czynniki atmosferyczne również wpływają na moc paneli. Inną ważną kwestią jest koncentracja produkcji w godzinach, które zwykle nie odpowiadają szczytom popytu wynikającego z aktywności ludzkiej.

Fotowoltaika w praktyce

Systemy fotowoltaiczne od dawna wykorzystywane są w rozmaitych wyspecjalizowanych zastosowaniach, a samodzielne i sieciowe systemy paneli są używane już od lat 90. Do masowej produkcji trafiły w 2000 roku, kiedy to niemieccy ekolodzy wraz z organizacją Eurosolar otrzymali dofinansowanie od rządu w ramach realizacji dziesięciu tysięcy programów dachowych. Od tamtej pory coraz więcej paneli fotowoltaicznych służy w celach dostarczania energii elektrycznej dla firm. Postępy w technologii oraz zwiększona skala produkcji znacząco obniżają koszty paneli fotowoltaicznych, a także zwiększają niezawodność i skuteczność samych instalacji. Obecnie ponad sto krajów korzysta z systemów fotowoltaicznych, dzięki którym energia elektryczna dla firm, instytucji czy domów jest znacznie tańsza.

 

Reklamy

Ogniwa fotowoltaiczne – energia ekologiczna

Coraz częściej podejmuje się ostatnimi czasy temat alternatywnych źródeł energii elektrycznej. Nie ma się co dziwić – środowisko naturalne staje się z roku na rok coraz bardziej zdegradowane. Ważne więc, by poszukiwać takiego sposobu pozyskiwania energii, który nie ma na nie żadnego wpływu.

Ogniwa fotowoltaiczne – czym są?

Pozyskiwanie energii ze światła słonecznego to jeden z takich właśnie sposobów. Ogniwa fotowoltaiczne tworzą panele słoneczne, które można montować na dachach budynków. Zasada ich działania jest bardzo prosta. Ogniwa są zbudowane z płytek krzemowych. Kiedy pada na nie foton – jednostka światła, wybija on elektron ze swojej stałej pozycji, wprawiając go w ruch. Ten ruch właśnie oznacza przepływ prądu. W przypadku pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca, konieczne jest zamontowanie falownika, który zamieni wytwarzany prąd stały w prąd zmienny, wymagany przez gospodarstwa domowe. riccardo-annandale-140624Zalety montażu paneli słonecznych

Jest ich naprawdę wiele. Przede wszystkim, jest to rozwiązanie ekologiczne. Energia elektryczna pozyskiwana ze słońca nie ma żadnego wpływu na środowisko, a podczas jej produkcji nie wytwarza się szkodliwy dwutlenek węgla lub siarczany.

Warto też z pewnością wspomnieć, że instalacja ogniw fotowoltaicznych pozwala na znaczne obniżenie rachunków za prąd. Jest jednak druga strona tego medalu – sam zakup i montaż paneli nie jest niestety najtańszy. Wiąże się to z wykorzystywaniem krzemu przy ich produkcji.

W laboratoriach przez cały czas trwają badania nad substancją, która mogłaby go zastąpić i tym samym pozwoliłaby na obniżenie kosztów produkcji. Wtedy na pozyskiwanie energii ze słońca mógłby sobie pozwolić niemal każdy.

Na szczęście, na zakup i instalację paneli można uzyskać nawet kilkudziesięciu procentowe dofinansowanie. Biorąc pod uwagę niewielki wkład własny, taka inwestycja zaczyna się zwracać już po siedmiu latach. Podsumowując, po tym czasie można zacząć się cieszyć z darmowego i w pełni ekologicznego prądu we własnym domu. Z pewnością warto rozważyć takie rozwiązanie.

 

 

 

 

 

 

Ekologiczny prąd dla domu

Nie ma co ukrywać faktu, że instalacje solarne sporo kosztują. Jednakże pamiętajmy o tym, że taka inwestycja szybko nam się zwróci, a ponadto można liczyć na dotacje i dofinansowania. Energia słoneczna jest przekształcana w ciepło, co mamy już za darmo. Tak więc przez bardzo długie lata możemy cieszyć się ograniczonymi do minimum rachunkami za prąd elektryczny. Czy rzeczywiście warto zainwestować w kolektory słoneczne?

Ekologiczny prąd dla domu

Poglądowa wizualizacja instalacji fotowoltaicznej.

Poglądowa wizualizacja instalacji fotowoltaicznej

Rachunki za podgrzewanie wody i zużywanie prądu na zasilanie licznych urządzeń domowych potrafią przysporzyć niemałego bólu głowy. Nic więc dziwnego, że tak wiele osób rozważa postawienie na alternatywne rozwiązania, czyli na odnawialne źródła energii. Sceptycznie nastawione osoby mają jednak sporo wątpliwości co do opłacalności takiej inwestycji. Pamiętajmy o tym, że w Polsce nie ma wcale aż tak dużo słonecznych dni, a więc sens zasilania domu w energię ze słońca stoi pod dużym znakiem zapytania. Na efektywność kolektorów słonecznych w dużym stopniu wpływa intensywność promieniowania słonecznego, a więc pogoda ma tutaj znaczenie. Jak to zatem będzie, gdy przyjdą pochmurne dni? Okazuje się jednak, że niezwykle istotna jest jakość zastosowanych urządzeń i wykonania instalacji. Jedną z firm, która specjalizuje się w takich instalacjach jest Innogy.

Koszt i ilość dostarczanej energii

Koszt kolektorów słonecznych sięga kilkunastu tysięcy. W skład markowego zestawu solarnego wchodzą trzy panele kolektorów słonecznych, bi-walentny zasobnik na ciepłą wodę, pompa obiegowa, układ sterujący, konstrukcja mocująca i urządzenia zabezpieczające. Taki podstawowy zestaw jest wystarczający do zapewnienia potrzeb cztero- czy pięcio osobowej rodziny.  W przypadku mniejszych gospodarstw domowych można zainwestować w dwa kolektory i zasobnik o mniejszej pojemności. Trzy kolektory przez rok są w stanie wytworzyć w polskich warunkach 500 kWh/m2 energii. Wszystko zależy od tego, do czego jest ona wykorzystywana. Im częściej jest opróżniany zasobnik, tym więcej energii zostaje do niego dostarczonej przez instalację solarną. Instalacja powinna być więc przede wszystkim dostosowana do potrzeb użytkowników.

Dachowy system fotowoltaiczny

Dachowy system fotowoltaiczny to konstrukcja, której kolektory słoneczne montowane są na dachu budynku mieszkalnego lub handlowego. Różne elementy takiego systemu obejmują moduły fotowoltaiczne, systemy mocujące, kable, przetwornice słoneczne i inne akcesoria elektryczne.

Fotowoltaika na dachuprojekt

Systemy montowane na dachu są małe w porównaniu do elektrowni fotowoltaicznych naziemnych o największych pojemnościach. Systemy fotowoltaiczne na dachach budynków mieszkalnych mają zazwyczaj moc około 5 do 20 kilowatów (kW), natomiast te znajdujące się w budynkach komercyjnych osiągają nierzadko 100 kilowatów lub więcej. Środowisko miejskie zapewnia dużą ilość pustych pomieszczeń na dachu, co pozwala w sposób naturalny uniknąć potencjalnego wykorzystania gruntów i obaw związanych z naruszeniem środowiska.

Odsprzedaż energii

Generowana poprzez dachowy system fotowoltaiczny elektryczność może być sprzedawana do serwisu elektrycznego, celem wykorzystania jej w innych miejscach sieci. Taki układ zapewnia zwrot kosztów inwestycji instalatora. Wielu konsumentów z całego świata przełącza się na ten mechanizm z powodu przynoszonych dochodów. W ten sposób dostarczany jest np. prąd elektryczny i gaz dla firm (zobacz tutaj: http://www.innogy.pl/pl/msp/oferta/gazowa/teraz-gaz)  czy rozmaitych instytucji. Komisja publiczna zazwyczaj ustala stawkę, którą firma płaci za tę energię elektryczną. Może być ona podana w ujęciu detalicznym lub niższa od cen hurtowych, co znacznie wpływa na zwrot kosztów energii słonecznej i zapotrzebowanie na instalację.

Hybrydowe systemy zasilania

Elektrownia fotowoltaiczna na dachu może być stosowana w połączeniu z innymi elementami energetycznymi, takimi jak generatory diesla, turbiny wiatrowe, baterie itp. Te hybrydowe systemy zasilania energią słoneczną są w stanie pełnić funkcję ciągłego źródła zasilania. Instalatorzy mają prawo zasilać energię słoneczną w sieci publicznej, a tym samym otrzymują rozsądną taryfę za każdy wygenerowany kWh, W ten sposób mogą zrekompensować bieżące dodatkowe koszty utrzymania systemu fotowoltaicznego.

Wpływ zacieniowania na panele fotowoltaiczne

Wyjście elektryczne w ogniwie fotowoltaicznym jest bardzo wrażliwe na zacieniowanie, którego efekty są mocno odczuwalne. Gdy nawet mała część ogniwa, modułu lub tablicy ulega zacieniowaniu podczas ekspozycji na słońce, moc wyjściowa systemu spada. Jest to spowodowane wewnętrznym zwarciem (przebieg odwracania elektronów przez zacienioną część połączenia p-n).

Zmiana napięcia prądu elektrycznego

Jeśli prąd elektryczny pobierany z szeregu łańcuchów nie jest większy od tego wytwarzanego przez zacienioną komórkę, proces jego wytwarzania znacznie się ogranicza. Jeżeli natomiast w łańcuchu jest wystarczająco dużo napięcia, przepływ prądu elektycznegofotowoltaika zostanie wymuszony przez komórkę, rozbijając połączenie w zacienionej części. To napięcie przebicia we wspólnych komórkach wynosi od 10 do 30 V. Zamiast zwiększać moc produkowaną przez panel, zacieniona komórka pochłania ją i przekształca w ciepło.

Spadek napięcia elektrycznego

Ponieważ napięcie wsteczne zacieniowanej komórki jest znacznie większe niż napięcie wyjściowe podświetlonej komórki, jedna zacieniowana komórka może pochłaniać moc wielu innych komórek w łańcuchu, nieproporcjonalnie wpływających na wyjście panelu. Na przykład zacieniona komórka może upaść o 8 woltów, zamiast dodawać 0,5 V na określonym poziomie prądu, absorbując w ten sposób moc wytwarzaną przez 16 innych komórek. Jest więc ważne, aby instalacja fotowoltaiczna nie była zacieniowana przez drzewa lub inne przeszkody.

Minimalizacja skutków cieniowania

Większość modułów ma diody bocznikowe między każdą komórką lub ciągiem komórek, które minimalizują skutki cieniowania i niwelują moc tylko zacienionej części tablicy. Głównym zadaniem diody bocznikowej jest wyeliminowanie gorących punktów powstających na komórkach, które mogą powodować dalsze uszkodzenia tablicy i prowadzić do pożarów. Światło słoneczne może być pochłaniane przez kurz, śnieg lub inne zanieczyszczenia na powierzchni modułu. Dlatego utrzymanie jej w czystości może znacząco przyczynić się do zwiększenia wydajności przez cały okres eksploatacji paneli fotowoltaicznych.